JP2009176878A - Electromagnetic actuator and injector of common-rail type diesel engine including the same actuator - Google Patents

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Tetsuji Aijima
哲二 相島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve response performance of operation in an electromagnetic actuator that is driven with an electromagnetic force of an electromagnet. <P>SOLUTION: A housing 2 of injector 1 of the common-rail type diesel engine includes a movable part 12 displaced on the basis of the electromagnetic force of the electromagnet 11 and an electromagnetic valve 10 supported with a bearing 18 to include a drive axis 13 displaced together with the movable part 12. An orifice hole 17 is opened by driving the drive axis 13 through control of power feeding of the electromagnet 11 and a fuel injection is actualized by lowering fuel pressure of a back pressure control chamber 20. Meanwhile, the orifice hole 17 is closed with a valve 14 by suspending power feeding of the electromagnet 11 and fuel injection is suspended by displacing a needle valve 23 in the direction of an injection hole 3 with the fuel pressure of the back pressure control chamber 20. These movable part 12 and drive axis 13 are formed of a ceramic material and a magnetic material to be magnetized is supported with the movable part 12. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、電磁アクチュエータ及びこれを具備するコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタに関する。   The present invention relates to an electromagnetic actuator and an injector of a common rail type diesel engine including the same.

従来、例えばディーゼルエンジンの各気筒に高圧の燃料を供給する燃料噴射システムとして、燃料タンクから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、同高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を高圧状態で貯留するコモンレールと、同コモンレールに貯留された燃料を各気筒に噴射供給するインジェクタとを備えた、いわゆるコモンレール式燃料噴射システムが知られている。   Conventionally, for example, as a fuel injection system that supplies high-pressure fuel to each cylinder of a diesel engine, a high-pressure fuel pump that pressurizes fuel supplied from a fuel tank and fuel pressurized by the high-pressure fuel pump are stored in a high-pressure state. There is known a so-called common rail fuel injection system that includes a common rail that performs fuel injection and an injector that injects fuel stored in the common rail into each cylinder.

こうしたコモンレール式燃料噴射システムのインジェクタは、噴孔を開閉するニードル弁と、同ニードル弁を噴孔側に付勢するスプリングと、ニードル弁を開閉制御するための背圧制御室と、背圧制御室に接続された溢流通路の開口を開閉する電磁弁とを備えている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。   The injector of the common rail fuel injection system includes a needle valve that opens and closes a nozzle hole, a spring that biases the needle valve toward the nozzle hole, a back pressure control chamber that controls opening and closing of the needle valve, and back pressure control. And an electromagnetic valve that opens and closes the opening of the overflow passage connected to the chamber (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、この電磁弁は、電磁石の電磁力に基づいて変位する可動部と、軸受に支持されて可動部とともに変位する駆動軸と、同駆動軸に形成された弁部とを備え、電磁石の通電制御を通じて可動部及び駆動軸を変位させることにより開閉駆動する。そして、電磁弁が開弁すると、背圧制御室の燃料が溢流通路に流出して背圧制御室の燃料圧が低下するため、ニードル弁が噴孔を開放し、同噴孔から燃料が噴射される。一方、電磁弁が閉弁すると、コモンレールから燃料が供給されて背圧制御室の圧力が高圧に維持されるため、スプリングの付勢力によりニードル弁が噴孔を閉鎖し燃料噴射が停止される。
特開2003−328812号公報 特開2005−307790号公報
The electromagnetic valve includes a movable portion that is displaced based on the electromagnetic force of the electromagnet, a drive shaft that is supported by the bearing and is displaced together with the movable portion, and a valve portion that is formed on the drive shaft. It is opened and closed by displacing the movable part and the drive shaft through control. When the solenoid valve is opened, the fuel in the back pressure control chamber flows out into the overflow passage and the fuel pressure in the back pressure control chamber decreases, so the needle valve opens the nozzle hole, and fuel flows from the nozzle hole. Be injected. On the other hand, when the solenoid valve is closed, fuel is supplied from the common rail and the pressure in the back pressure control chamber is maintained at a high pressure. Therefore, the needle valve closes the injection hole by the urging force of the spring, and fuel injection is stopped.
JP 2003-328812 A JP 2005-307790 A

ところで、こうしたコモンレール式燃料噴射システムにおいては一般に、パイロット噴射やポスト噴射、あるいは分割噴射等の短期間に微少な量の燃料を噴射する多段噴射が実行されるため、精密な燃料噴射制御が要求される。しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のものも含め、従来のコモンレール式燃料噴射システムにおけるインジェクタでは、その電磁弁を開閉駆動する際に可動部や駆動軸の慣性力が作用するため、電磁弁の作動応答性が低く、これが燃料噴射制御の精度向上を阻害する要因となっている。   By the way, in such a common rail type fuel injection system, in general, multistage injection that injects a minute amount of fuel in a short period of time such as pilot injection, post injection, or split injection is executed, and thus precise fuel injection control is required. The However, in injectors in conventional common rail fuel injection systems, including those described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the inertia force of the movable part and the drive shaft acts when opening and closing the electromagnetic valve. The operation responsiveness of the valve is low, which is a factor that hinders the improvement in accuracy of fuel injection control.

なお、こうした作動応答性にかかる問題は、上述したようなコモンレール式燃料噴射システムのインジェクタなどに用いられる電磁弁に限らず、電磁石の電磁力によって駆動する電磁アクチュエータにおいても概ね共通するものとなっている。   Such problems related to operation responsiveness are not limited to the electromagnetic valves used in the injectors of the common rail fuel injection system as described above, but are generally common to electromagnetic actuators driven by electromagnetic force of electromagnets. Yes.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁石の電磁力によって駆動する電磁アクチュエータにおいて、その作動応答性を向上させることにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the operation responsiveness of an electromagnetic actuator that is driven by the electromagnetic force of an electromagnet.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、電磁石の電磁力に基づいて変位する可動部と、前記可動部とともに変位する駆動軸とを備える電磁アクチュエータにおいて、前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス材料によって形成されるとともに、前記可動部には磁化可能な磁性体が担持されてなることを要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to claim 1 is an electromagnetic actuator comprising a movable portion that is displaced based on an electromagnetic force of an electromagnet and a drive shaft that is displaced together with the movable portion, wherein the movable portion and the drive shaft are formed of a ceramic material. The gist of the invention is that the movable part carries a magnetizable magnetic material.

同構成によれば、可動部はセラミックス材料からなるものの磁性体を担持させるようにしているためこれに磁化性を付与することができる。そして、可動部及び駆動軸をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部及び駆動軸の軽量化を図ることができ、電磁アクチュエータにおいてその作動応答性を向上させることができるようになる。   According to this configuration, since the movable portion is made of a ceramic material and carries a magnetic body, it can be provided with magnetizability. Since both the movable part and the drive shaft are made of a ceramic material, the weight of the movable part and the drive shaft can be reduced, and the operation response of the electromagnetic actuator can be improved. Become.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電磁アクチュエータにおいて、前記駆動軸及び可動部の少なくとも一方はその変位に際して案内部により案内されるものであることを要旨とする。   The gist of the invention according to claim 2 is that, in the electromagnetic actuator according to claim 1, at least one of the drive shaft and the movable portion is guided by the guide portion when displaced.

同構成によれば、駆動軸や可動部がセラミックス材料によって形成されているため、金属材料によって形成される場合と比較して案内部により案内される部位の摩耗や焼き付きの発生を抑制することできる。   According to this configuration, since the drive shaft and the movable portion are made of a ceramic material, it is possible to suppress the occurrence of wear and seizure of the portion guided by the guide portion as compared with the case of being formed of a metal material. .

また、可動部に対して磁化性を付与するための具体的な構成としては、請求項3に記載の発明によるように、磁性体粉末を混合したセラミックス粉末を焼結成形することにより可動部を形成する、といった構成や、請求項4に記載の発明によるように、可動部において電磁石と対向する面に磁性体からなる磁性体層を積層する、といった構成を採用することができる。   Further, as a specific configuration for imparting magnetizability to the movable part, as in the invention according to claim 3, the movable part is formed by sintering a ceramic powder mixed with a magnetic powder. It is possible to adopt a configuration in which a magnetic material layer made of a magnetic material is laminated on a surface of the movable portion facing the electromagnet as in the invention described in claim 4.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータにおいて、前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス粉末を焼結することにより一体成型されてなることを要旨とする。   A fifth aspect of the present invention is the electromagnetic actuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the movable portion and the drive shaft are integrally molded by sintering ceramic powder. And

同構成によれば、可動部及び駆動軸を各別に形成した後にそれらを接合する構成と比較し、電磁アクチュエータの生産効率を向上させることができる。なお、請求項3に記載の発明に上記構成を適用する場合には、磁性体粉末を均一に分散させたセラミックス粉末を焼結用の型に投入して可動部及び駆動軸を一体成型するようにしてもよいし、あるいは焼結用の型において可動部となる部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部及び駆動軸を一体成型するようにしてもよい。ただし、磁性体粉末はセラミックス粉末よりも比重が大きいため、軽量化を図る上では後者の成型方法を採用するのが望ましい。また、請求項4に記載の発明に上記構成を適用する場合には、可動部及び駆動軸を一体成型した後、可動部に磁性体を積層することにより磁性体層を形成するようにする。   According to this configuration, the production efficiency of the electromagnetic actuator can be improved as compared with a configuration in which the movable portion and the drive shaft are separately formed and then joined together. When the above configuration is applied to the invention described in claim 3, ceramic powder in which magnetic powder is uniformly dispersed is put into a sintering mold so that the movable part and the drive shaft are integrally molded. Alternatively, the movable portion and the drive shaft may be integrally formed in a state where the magnetic powder is unevenly distributed in the portion that becomes the movable portion in the sintering mold. However, since the magnetic substance powder has a higher specific gravity than the ceramic powder, it is desirable to adopt the latter molding method in order to reduce the weight. In addition, when the above configuration is applied to the invention described in claim 4, after the movable portion and the drive shaft are integrally formed, the magnetic material layer is formed by laminating the magnetic material on the movable portion.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータを具備するコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタであって、前記電磁アクチュエータを内蔵するとともに燃料通路が形成されたハウジングと、同ハウジングに往復動可能に支持されるとともに前記燃料通路の燃料圧に基づいて噴孔を開閉するニードル弁と、前記ハウジングに形成されて前記燃料通路から燃料を溢流させる溢流通路とを備え、前記駆動軸には前記溢流通路を開閉する弁部が形成され、前記電磁石の通電制御を通じて前記駆動軸を駆動することにより、前記溢流通路を前記弁部にて閉鎖し前記燃料通路から前記溢流通路への燃料の溢流を停止して燃料噴射を停止する一方、前記溢流通路を開放し前記燃料通路から前記溢流通路に燃料を溢流させて燃料噴射を実行することを要旨とする。   A sixth aspect of the invention is an injector of a common rail type diesel engine comprising the electromagnetic actuator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the electromagnetic actuator is incorporated and a fuel passage is formed. A housing, a needle valve that is supported in the housing so as to be reciprocable and that opens and closes a nozzle hole based on a fuel pressure in the fuel passage, and an overflow passage that is formed in the housing and overflows fuel from the fuel passage A valve portion for opening and closing the overflow passage is formed on the drive shaft, and the drive shaft is driven through energization control of the electromagnet to close the overflow passage at the valve portion. Fuel overflow from the fuel passage to the overflow passage is stopped to stop fuel injection, while the overflow passage is opened and fuel flows from the fuel passage to the overflow passage. It was allowed to overflow and be required to run the fuel injection.

コモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタにおいては、パイロット噴射やポスト噴射、あるいは分割噴射等、短期間に微少な量の燃料を噴射する多段噴射が実行されるため、高い作動応答性が要求される。この点、請求項6に記載の構成によれば、高い作動応答性をもって燃料噴射を実行することができ、より精密な燃料噴射制御を行うことができるようになる。   In an injector of a common rail type diesel engine, high operation responsiveness is required because multistage injection for injecting a minute amount of fuel in a short period of time, such as pilot injection, post injection, or split injection, is executed. In this regard, according to the configuration of the sixth aspect, fuel injection can be executed with high operation responsiveness, and more precise fuel injection control can be performed.

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかるコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタを具体化した第1の実施形態について、図1を参照して説明する。本実施形態にかかるインジェクタ1は、図示しないコモンレールに接続されるとともに、同コモンレールに貯留された高圧燃料を機関運転状態に基づいて設定される燃料噴射時期及び噴射態様をもって燃焼室(図示略)に噴射供給する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which an injector of a common rail diesel engine according to the present invention is embodied will be described with reference to FIG. The injector 1 according to the present embodiment is connected to a common rail (not shown), and a high pressure fuel stored in the common rail is set in a combustion chamber (not shown) with a fuel injection timing and an injection mode set based on an engine operating state. Supply spray.

同図1に示すように、このインジェクタ1のハウジング2には、コモンレールに接続される供給通路4と、燃料を燃料タンク(図示略)に戻すためのリターン通路5がその内部に形成されている。また、ハウジング2の先端側部分(同図の下側部分)には、供給通路4から高圧燃料が供給されるサック27と、このサック27の内部とハウジング2の外部とを連通する複数の噴孔3が形成されている。これら噴孔3は、ハウジング2により収容されたニードル弁23によって開閉される。このニードル弁23は噴孔3を開閉するための弁部24と、ハウジング2によって往復動可能に支持されたフランジ28とを備えている。このフランジ28の先端面にはサック27の燃料圧が作用し、この燃料圧に基づく力によってニードル弁23は開弁方向に付勢される。   As shown in FIG. 1, a housing 2 of the injector 1 has a supply passage 4 connected to a common rail and a return passage 5 for returning fuel to a fuel tank (not shown). . Further, a sac 27 to which high-pressure fuel is supplied from the supply passage 4 and a plurality of jets communicating the inside of the sac 27 and the outside of the housing 2 are provided at the front end side portion (the lower side portion of the figure) of the housing 2. A hole 3 is formed. These nozzle holes 3 are opened and closed by a needle valve 23 accommodated by the housing 2. The needle valve 23 includes a valve portion 24 for opening and closing the nozzle hole 3 and a flange 28 supported by the housing 2 so as to be reciprocally movable. The fuel pressure of the sac 27 acts on the front end surface of the flange 28, and the needle valve 23 is urged in the valve opening direction by a force based on the fuel pressure.

また、ハウジング2の内部にはシリンダ8が形成されるとともに、同シリンダ8の内部にはピストン21が往復動可能に収容されている。このピストン21は連結軸22を介してニードル弁23に連結されている。そしてこれらピストン21及び連結軸22を含め、ニードル弁23はハウジング2の内部に設けられたスプリング25によって閉弁方向に付勢されている。   A cylinder 8 is formed inside the housing 2, and a piston 21 is accommodated in the cylinder 8 so as to be capable of reciprocating. The piston 21 is connected to a needle valve 23 via a connecting shaft 22. The needle valve 23 including the piston 21 and the connecting shaft 22 is urged in the valve closing direction by a spring 25 provided inside the housing 2.

また、シリンダ8の内部には、その内壁面とピストン21の基端側(図1の上側)の面とによって背圧制御室20が区画形成されている。この背圧制御室20にはコモンレールから供給通路4を通じて燃料が供給される。そして、この背圧制御室20の燃料圧に基づいてピストン21の往復動が制御され、これに伴ってニードル弁23が開閉駆動する。   Further, a back pressure control chamber 20 is defined in the cylinder 8 by an inner wall surface thereof and a base end side (upper side in FIG. 1) of the piston 21. The back pressure control chamber 20 is supplied with fuel from the common rail through the supply passage 4. The reciprocating motion of the piston 21 is controlled based on the fuel pressure in the back pressure control chamber 20, and the needle valve 23 is driven to open and close accordingly.

ハウジング2において背圧制御室20の基端側には、オリフィスプレート16が嵌め込まれている。このオリフィスプレート16のほぼ中央部には背圧制御室20に通じるオリフィス孔17が形成されている。   In the housing 2, an orifice plate 16 is fitted on the proximal end side of the back pressure control chamber 20. An orifice hole 17 that communicates with the back pressure control chamber 20 is formed at a substantially central portion of the orifice plate 16.

次に、ハウジング2に内蔵された燃料噴射制御用の電磁アクチュエータ、具体的には、オリフィスプレート16のオリフィス孔17を開閉することにより背圧制御室20の燃料圧を制御する電磁弁10について、図2を併せ参照して説明する。   Next, an electromagnetic actuator 10 for controlling fuel injection built in the housing 2, specifically, an electromagnetic valve 10 that controls the fuel pressure in the back pressure control chamber 20 by opening and closing the orifice hole 17 of the orifice plate 16, This will be described with reference to FIG.

この電磁弁10は、電磁石11と、この電磁石11の電磁力に基づいて変位する円板状の可動部12と、同可動部12とともに変位する駆動軸13とを備えている。この駆動軸13は、オリフィスプレート16の基端側に位置してハウジング2に固定された軸受18により往復動可能に支持されるとともに、その先端部にオリフィス孔17を開閉する弁部14が取り付けられている。なお、弁部14によってオリフィス孔17が閉鎖された状態において、可動部12と軸受18とが接触しないように、駆動軸13において可動部12の基端側に位置する部分の長さが設定されている。   The electromagnetic valve 10 includes an electromagnet 11, a disc-shaped movable portion 12 that is displaced based on the electromagnetic force of the electromagnet 11, and a drive shaft 13 that is displaced together with the movable portion 12. The drive shaft 13 is reciprocally supported by a bearing 18 that is positioned on the proximal end side of the orifice plate 16 and is fixed to the housing 2, and a valve portion 14 that opens and closes the orifice hole 17 is attached to the distal end portion thereof. It has been. The length of the portion of the drive shaft 13 positioned on the proximal end side of the movable portion 12 is set so that the movable portion 12 and the bearing 18 do not come into contact with each other when the orifice hole 17 is closed by the valve portion 14. ing.

また、ハウジング2の内部において、軸受18の基端側には、リターン通路5が接続される収容空間2C及び溝2Aが形成されている。そして、溝2Aには電磁石11が、収容空間2Cには可動部12がそれぞれ収容されている。この可動部12には、収容空間2Cにおいて同可動部12よりも先端側に位置する部分と基端側に位置する部分とを連通するための連通孔19が複数形成されている。   In the housing 2, a housing space 2 </ b> C and a groove 2 </ b> A to which the return passage 5 is connected are formed on the proximal end side of the bearing 18. Then, the electromagnet 11 is accommodated in the groove 2A, and the movable portion 12 is accommodated in the accommodating space 2C. The movable portion 12 is formed with a plurality of communication holes 19 for communicating a portion located on the distal end side with respect to the movable portion 12 and a portion located on the proximal end side in the accommodating space 2C.

また、駆動軸13は、可動部12の中心部からその先端側及び基端側に延伸するとともに、その先端側部分が軸受18に挿入されて支持されている。この軸受18の内周面には駆動軸13の軸線方向に沿って延びる排出溝18aが形成されている。したがって、背圧制御室20は、オリフィス孔17、軸受18の内部、排出溝18a、収容空間2Cを介してリターン通路5に連通可能になっている。   The drive shaft 13 extends from the central portion of the movable portion 12 to the distal end side and the proximal end side, and the distal end side portion is inserted into the bearing 18 and supported. A discharge groove 18 a extending along the axial direction of the drive shaft 13 is formed on the inner peripheral surface of the bearing 18. Therefore, the back pressure control chamber 20 can communicate with the return passage 5 through the orifice hole 17, the inside of the bearing 18, the discharge groove 18a, and the accommodation space 2C.

また、上述した可動部12と駆動軸13とは、磁性体粉末を含むセラミックス粉末を焼結することにより一体成型される。具体的には、焼結用の型において可動部12となる部分に、磁性体粉末をより多く偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13が一体成型される。これにより、可動部12はセラミックス材料によって形成されるとともに磁化可能な磁性体が担持されることとなる。ここで、セラミックス粉末としては、例えば炭化アルミニウム、炭化タングステン、窒化硅素、炭化硅素等の粉末が用いられ、磁性体粉末としては鉄、コバルト、ニッケル等の磁性材料の粉末が用いられる。そして、このように可動部12及び駆動軸13を一体成型した後、駆動軸13の先端部に弁部14が取り付けられる。なお、電磁石11の電磁力によって可動部12が吸引されるために必要な磁性体粉末の量、偏在態様等は、電磁弁10の各構成の設計値に基づき算出された理論値や実験に基づき設定された実験値等によって決定されている。   Moreover, the movable part 12 and the drive shaft 13 described above are integrally molded by sintering ceramic powder containing magnetic powder. Specifically, the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally molded in a state where a larger amount of magnetic powder is unevenly distributed in the portion that becomes the movable portion 12 in the sintering mold. Thereby, the movable part 12 is formed of a ceramic material and carries a magnetizable magnetic body. Here, as the ceramic powder, for example, powder of aluminum carbide, tungsten carbide, silicon nitride, silicon carbide or the like is used, and as the magnetic powder, powder of magnetic material such as iron, cobalt, nickel or the like is used. Then, after the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally molded in this way, the valve portion 14 is attached to the distal end portion of the drive shaft 13. The amount of magnetic powder necessary for attracting the movable portion 12 by the electromagnetic force of the electromagnet 11, the uneven distribution mode, and the like are based on theoretical values and experiments calculated based on the design values of each component of the electromagnetic valve 10. It is determined by the set experimental value.

また、弁部14は、燃料噴射に際してオリフィスプレート16に衝突するものであるため、耐摩耗性や耐衝撃性に優れた金属材料あるいはセラミックス材料により形成するのが望ましい。またここでは、可動部12及び駆動軸13を一体成型した後、駆動軸13の先端部に別部材として形成した弁部14を取り付ける構成を例示したが、駆動軸13と一体成型するようにしてもよい。またこの場合、駆動軸13と同一の材料によって弁部14を形成してもよいが、焼結用の型において弁部14となる部位に駆動軸13とは異なる焼結材料、好ましくはより高い耐摩耗性及び耐衝撃性を有する材料を偏在させることにより、同弁部14を駆動軸13と一体成型することもできる。   Moreover, since the valve part 14 collides with the orifice plate 16 at the time of fuel injection, it is desirable to form the valve part 14 from a metal material or a ceramic material excellent in wear resistance and impact resistance. Further, here, the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally molded, and then the valve portion 14 formed as a separate member is attached to the distal end portion of the drive shaft 13. However, the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally molded with the drive shaft 13. Also good. In this case, the valve portion 14 may be formed of the same material as that of the drive shaft 13, but a sintered material different from the drive shaft 13, preferably higher, in the portion that becomes the valve portion 14 in the sintering mold. The valve portion 14 can be integrally formed with the drive shaft 13 by unevenly distributing a material having wear resistance and impact resistance.

ハウジング2において駆動軸13の先端部13aと対向する部分には、可動部12が電磁石11に吸引される際に駆動軸13の先端部13aと当接して可動部12と電磁石11との衝突を回避するためのストッパ7が形成されている。このストッパ7には駆動軸13の軸線方向に沿って延びる孔2Bが形成されるとともに、駆動軸13をオリフィス孔17側に付勢するスプリング15が収容されている。   In the housing 2, the portion facing the tip portion 13 a of the drive shaft 13 is brought into contact with the tip portion 13 a of the drive shaft 13 when the movable portion 12 is attracted by the electromagnet 11, so that the movable portion 12 and the electromagnet 11 collide with each other. The stopper 7 for avoiding is formed. The stopper 7 is formed with a hole 2 </ b> B extending along the axial direction of the drive shaft 13 and a spring 15 that urges the drive shaft 13 toward the orifice hole 17.

インジェクタ1の燃料噴射制御は、エンジンの各種制御を総括して行う電子制御装置6によって実行される。この電子制御装置6は、CPUやメモリ、電磁石11に電流を供給する駆動回路の他、各種センサからの出力信号が取り込まれる入力回路等(いずれも図示略)を備えている。そして、電子制御装置6は、各種センサの入力信号に基づき燃料噴射時期及び噴射態様を設定し、それらに基づいて電磁石11を通電制御することにより燃料噴射を実行する。   The fuel injection control of the injector 1 is executed by the electronic control unit 6 that performs various control of the engine. The electronic control unit 6 includes a CPU, a memory, a drive circuit for supplying current to the electromagnet 11, and an input circuit for receiving output signals from various sensors (all not shown). Then, the electronic control unit 6 sets the fuel injection timing and the injection mode based on the input signals of various sensors, and executes the fuel injection by controlling the energization of the electromagnet 11 based on them.

具体的には、電磁石11の電磁力により可動部12が吸引されると、可動部12とともに駆動軸13が電磁石11側に変位する。そして、この変位に伴ってオリフィスプレート16から弁部14が離間してオリフィス孔17が開放されることにより、背圧制御室20の燃料はオリフィス孔17、軸受18の内部、排出溝18a、収容空間2Cを介してリターン通路5に流出し、同背圧制御室20の燃料圧が低下する。したがって、サック27の燃料圧によってニードル弁23が開弁方向に移動して噴孔3が開放され、同噴孔3から燃料が噴射される。   Specifically, when the movable portion 12 is attracted by the electromagnetic force of the electromagnet 11, the drive shaft 13 is displaced to the electromagnet 11 side together with the movable portion 12. In accordance with this displacement, the valve portion 14 is separated from the orifice plate 16 and the orifice hole 17 is opened, so that the fuel in the back pressure control chamber 20 contains the orifice hole 17, the inside of the bearing 18, the discharge groove 18 a, and the housing. The fuel flows into the return passage 5 via the space 2C, and the fuel pressure in the back pressure control chamber 20 decreases. Therefore, the needle valve 23 is moved in the valve opening direction by the fuel pressure of the sac 27 to open the injection hole 3, and fuel is injected from the injection hole 3.

一方、電磁石11の通電が停止されると、スプリング15の付勢力により駆動軸13がオリフィス孔17側に付勢されて弁部14がオリフィスプレート16に当接し、オリフィス孔17が閉鎖される。これにより、背圧制御室20の燃料圧が高くなるため、スプリング25の付勢力及び背圧制御室20の燃料圧に基づく付勢力によってニードル弁23が噴孔3側に付勢されてニードル弁23の弁部24がシート部26に当接し、噴孔3が閉鎖されて燃料噴射が停止される。   On the other hand, when the energization of the electromagnet 11 is stopped, the drive shaft 13 is urged toward the orifice hole 17 by the urging force of the spring 15, the valve portion 14 contacts the orifice plate 16, and the orifice hole 17 is closed. As a result, the fuel pressure in the back pressure control chamber 20 is increased, so that the needle valve 23 is urged toward the nozzle hole 3 by the urging force based on the urging force of the spring 25 and the fuel pressure in the back pressure control chamber 20. The valve part 24 of 23 contacts the seat part 26, the injection hole 3 is closed, and fuel injection is stopped.

なお、供給通路4、サック27及び背圧制御室20がニードル弁23に燃料圧を供給する燃料通路に相当するとともに、オリフィス孔17、軸受18の内部、排出溝18a、収容空間2C及びリターン通路5が燃料通路から燃料を溢流させる溢流通路に相当する。また、駆動軸13を往復動可能に支持する軸受18は、同駆動軸13が変位する際にこれを案内する案内部に相当する。   The supply passage 4, the sac 27, and the back pressure control chamber 20 correspond to a fuel passage for supplying fuel pressure to the needle valve 23, and the orifice hole 17, the inside of the bearing 18, the discharge groove 18a, the accommodation space 2C, and the return passage. Reference numeral 5 corresponds to an overflow passage for overflowing fuel from the fuel passage. Further, the bearing 18 that supports the drive shaft 13 so as to reciprocate corresponds to a guide portion that guides the drive shaft 13 when the drive shaft 13 is displaced.

以上説明した第1の実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)可動部12及び駆動軸13をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部12及び駆動軸13の軽量化を図ることができ、電磁弁10においてその作動応答性を向上させることができるようになる。したがって、本実施形態のように、パイロット噴射やポスト噴射、あるいは分割噴射等、短期間に微少な量の燃料を噴射する多段噴射が実行されるコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタ1にあっても、高い作動応答性をもって燃料噴射を実行することができ、より精密な燃料噴射制御を行うことができるようになる。
According to 1st Embodiment described above, there can exist the following effects.
(1) Since both the movable portion 12 and the drive shaft 13 are formed of a ceramic material, the weight of the movable portion 12 and the drive shaft 13 can be reduced, and the operation responsiveness of the solenoid valve 10 is improved. To be able to. Therefore, even in the injector 1 of the common rail type diesel engine in which multistage injection for injecting a small amount of fuel in a short period of time such as pilot injection, post injection, or split injection is performed as in the present embodiment. Fuel injection can be executed with operation responsiveness, and more precise fuel injection control can be performed.

(2)また、駆動軸13はその先端側部分が軸受18により支持されて往復動するため、同支持部分に摩耗や焼き付きが発生しやすいが、同駆動軸13をセラミックス材料によって形成するようにしているため金属系材料と比較して、耐摩耗性及び耐焼付性を高めることができる。   (2) Further, the drive shaft 13 is supported by the bearing 18 and reciprocates so that the support portion is likely to be worn and seized. However, the drive shaft 13 is made of a ceramic material. Therefore, the wear resistance and seizure resistance can be improved as compared with metal materials.

(3)可動部12及び駆動軸13を一体成型するようにしているため、それら各別に形成した後にそれらを接合する構成と比較し、電磁弁10の生産効率についてその向上を図ることができるようになる。   (3) Since the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally molded, the production efficiency of the electromagnetic valve 10 can be improved as compared with a configuration in which the movable portion 12 and the drive shaft 13 are separately formed and then joined together. become.

(4)可動部12に磁性体粉末を偏在させているため、磁性体粉末を均一に分散させたセラミックス粉末を焼結用の型に投入して可動部12及び駆動軸13を一体成型する構成と比較して磁性体粉末の量を少なくすることができ、一層の軽量化を図ることができるようになる。   (4) Since the magnetic powder is unevenly distributed in the movable portion 12, the ceramic powder in which the magnetic powder is uniformly dispersed is put into a sintering mold, and the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally molded. The amount of magnetic powder can be reduced as compared with the above, and further weight reduction can be achieved.

(5)可動部12を金属系材料のみで形成せず、金属系材料及びセラミックス材料の混合材料によって形成しているため、燃料に含まれる金属不純物が可動部12に付着してデポジットとして堆積することを抑制することができ、これに起因する電磁弁10の作動性の悪化を抑制することができるようになる。   (5) Since the movable portion 12 is not formed of only a metal-based material but is formed of a mixed material of a metal-based material and a ceramic material, metal impurities contained in the fuel adhere to the movable portion 12 and deposit as deposits. This can be suppressed, and the deterioration of the operability of the solenoid valve 10 due to this can be suppressed.

(第2の実施形態)
以下、エンジンの吸気弁を駆動するための電磁アクチュエータに本発明を適用した第2の実施形態について図3を参照して説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment in which the present invention is applied to an electromagnetic actuator for driving an intake valve of an engine will be described below with reference to FIG.

同図3に示すように、吸気弁200が設けられるシリンダヘッド42には、吸入空気が供給される吸気ポート43が形成されている。また、この吸気ポート43の周縁には、同吸気弁200の弁体35が離着座する弁座44が形成されている。そして、弁体35によって吸気ポート43が開閉されることにより、吸入空気が燃焼室41に供給される。   As shown in FIG. 3, the cylinder head 42 provided with the intake valve 200 is formed with an intake port 43 to which intake air is supplied. In addition, a valve seat 44 on which the valve body 35 of the intake valve 200 is seated is attached to the periphery of the intake port 43. Then, the intake port 43 is opened and closed by the valve body 35, whereby the intake air is supplied to the combustion chamber 41.

吸気弁200のハウジング(図示略)に内蔵される電磁アクチュエータ30は、アッパコア50及びアッパコイル51からなる閉弁用電磁石32と、ロアコア60及びロアコイル61からなる開弁用電磁石33と備えている。これらに加え、電磁アクチュエータ30は、電磁石32,33の間に配置されるとともに電磁石32,33の電磁力に基づき変位する円板状の可動部31と、同可動部31とともに変位する駆動軸34とを備えている。そして、上記弁体35は、この駆動軸34の先端部(同図の下側部分)に取り付けられている。   The electromagnetic actuator 30 built in the housing (not shown) of the intake valve 200 includes a valve closing electromagnet 32 including an upper core 50 and an upper coil 51, and a valve opening electromagnet 33 including a lower core 60 and a lower coil 61. In addition to these, the electromagnetic actuator 30 is disposed between the electromagnets 32 and 33 and is displaced based on the electromagnetic force of the electromagnets 32 and 33, and the drive shaft 34 that is displaced together with the movable part 31. And. And the said valve body 35 is attached to the front-end | tip part (lower part of the figure) of this drive shaft 34. As shown in FIG.

これら可動部31と駆動軸34とは、炭化アルミニウム、炭化タングステン、窒化硅素、炭化硅素等のセラミックス粉末を焼結することにより一体成型される。また、可動部31において電磁石32,33と対向するそれぞれの面には、磁性体からなる磁性体層31a,31bがそれぞれ積層されている。これら磁性体層31a,31bは、可動部31と駆動軸34とが一体成型された後に、可動部31の両面にそれぞれ積層される。これにより、可動部31は、セラミックス材料によって形成されるとともに磁化可能な磁性体が担持されることとなる。なお、磁性体層31a,31bは、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性材料で構成されている。また、電磁石32,33の電磁力によって可動部31が吸引されるために必要な磁性体層の厚さ、形状等は、電磁アクチュエータ30の各構成の設計値に基づき算出された理論値や、実験に基づき設定された実験値によって決定されている。   The movable portion 31 and the drive shaft 34 are integrally formed by sintering ceramic powder such as aluminum carbide, tungsten carbide, silicon nitride, or silicon carbide. In addition, magnetic layers 31 a and 31 b made of a magnetic material are laminated on the surfaces of the movable portion 31 that face the electromagnets 32 and 33, respectively. These magnetic layers 31 a and 31 b are laminated on both surfaces of the movable portion 31 after the movable portion 31 and the drive shaft 34 are integrally molded. Thereby, the movable part 31 is formed of a ceramic material and carries a magnetizable magnetic body. The magnetic layers 31a and 31b are made of a magnetic material such as iron, cobalt, or nickel. Further, the thickness and shape of the magnetic layer necessary for attracting the movable portion 31 by the electromagnetic force of the electromagnets 32 and 33 are theoretical values calculated based on the design values of the components of the electromagnetic actuator 30, It is determined by the experimental value set based on the experiment.

駆動軸34は、可動部31の中心部からその両側に略垂直に延伸するとともに、アッパコア50の中心部の孔50a、ロアコア60の中心部の孔60a、及びシリンダヘッド42に形成された孔42aに往復動可能に挿入され支持されている。また、この駆動軸34の基端部(同図の上側部分)に固定されたアッパリテーナ53と吸気弁200のハウジングに設けられたアッパキャップ52との間には、駆動軸34及び弁体35を開弁方向に付勢するアッパスプリング54が設けられている。一方、駆動軸34の軸方向における略中央部に固定されたロアリテーナ63とシリンダヘッド42との間には、駆動軸34及び弁体35を閉弁方向に付勢するロアスプリング64が設けられている。なお、駆動軸34を往復動可能に支持するアッパコア50、ロアコア60、及びシリンダヘッド42は、同駆動軸34が変位する際にこれを案内する案内部に相当する。   The drive shaft 34 extends substantially vertically from the central portion of the movable portion 31 to both sides thereof, and also has a hole 50a in the central portion of the upper core 50, a hole 60a in the central portion of the lower core 60, and a hole 42a formed in the cylinder head 42. It is inserted and supported so that it can reciprocate. Further, the drive shaft 34 and the valve body 35 are disposed between an upper retainer 53 fixed to the base end portion (the upper portion in the figure) of the drive shaft 34 and an upper cap 52 provided in the housing of the intake valve 200. An upper spring 54 that urges the valve in the valve opening direction is provided. On the other hand, a lower spring 64 that biases the drive shaft 34 and the valve body 35 in the valve closing direction is provided between the lower retainer 63 fixed to a substantially central portion in the axial direction of the drive shaft 34 and the cylinder head 42. Yes. The upper core 50, the lower core 60, and the cylinder head 42 that support the drive shaft 34 so as to reciprocate correspond to guide portions that guide the drive shaft 34 when the drive shaft 34 is displaced.

吸気弁200の開閉制御は、エンジンの各種制御を総括して行う電子制御装置40によって実行される。この電子制御装置40は、CPUやメモリ、電磁石32,33の各コイル51,61に電流を供給する駆動回路の他、弁体35の変位量を検知する変位量センサや内燃機関に設けられた各種センサからの検出信号が取り込まれる入力回路(いずれも図示略)等を備えている。そして、各種センサの入力信号に基づき吸気弁200の開閉時期及び開閉態様を設定し、それらに基づいて電磁石32,33をそれぞれ通電制御することにより電磁力を発生させて吸気弁200を開閉制御する。   The opening / closing control of the intake valve 200 is executed by an electronic control unit 40 that performs overall control of the engine. This electronic control device 40 is provided in a displacement sensor for detecting the displacement amount of the valve body 35 and an internal combustion engine, in addition to a CPU, a memory, and a drive circuit for supplying current to the coils 51 and 61 of the electromagnets 32 and 33. An input circuit (not shown) for receiving detection signals from various sensors is provided. Then, the opening / closing timing and opening / closing mode of the intake valve 200 are set based on the input signals of various sensors, and the electromagnets 32 and 33 are energized and controlled based on them to generate electromagnetic force, thereby controlling the opening / closing of the intake valve 200. .

具体的には、開弁用電磁石33の電磁力により吸引されて可動部31が電磁石33の方向に変位すると、この変位に伴って、駆動軸34及び弁体35が開弁方向に変位する。これにより、弁体35が弁座44から離座して吸気ポート43が開放され、燃焼室41に吸入空気が供給される。   Specifically, when the movable portion 31 is attracted by the electromagnetic force of the valve opening electromagnet 33 and is displaced in the direction of the electromagnet 33, the drive shaft 34 and the valve body 35 are displaced in the valve opening direction along with this displacement. As a result, the valve body 35 is separated from the valve seat 44, the intake port 43 is opened, and intake air is supplied to the combustion chamber 41.

一方、閉弁用電磁石32の電磁力により吸引されて可動部31が同電磁石32の方向に変位すると、この変位に伴って、駆動軸34及び弁体35が閉弁方向に変位する。これにより、弁体35が弁座44に着座して吸気ポート43が閉鎖され、燃焼室41への吸入空気の供給が停止される。   On the other hand, when the movable part 31 is displaced in the direction of the electromagnet 32 by being attracted by the electromagnetic force of the valve closing electromagnet 32, the drive shaft 34 and the valve body 35 are displaced in the valve closing direction along with this displacement. As a result, the valve body 35 is seated on the valve seat 44, the intake port 43 is closed, and the supply of intake air to the combustion chamber 41 is stopped.

以上説明した第2の実施形態によれば、以下の(6)及び(7)に示す作用効果を奏することができる。
(6)可動部31及び駆動軸34をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部31及び駆動軸34の軽量化を図ることができ、電磁アクチュエータ30の作動応答性を向上させることができるようになる。したがって、本実施形態のように、機関運転状態に基づいて吸気ポート43を精密に開閉制御することが要求される吸気弁200にあっても、高い作動応答性をもってこれを開閉駆動することができる。したがって、より精密な開閉制御を行うことができ、ひいては機関出力の向上や機関始動時の早期安定化を図ることができるようになる。
According to the second embodiment described above, the following effects (6) and (7) can be obtained.
(6) Since both the movable portion 31 and the drive shaft 34 are formed of a ceramic material, the movable portion 31 and the drive shaft 34 can be reduced in weight, and the operation responsiveness of the electromagnetic actuator 30 is improved. Will be able to. Therefore, even in the intake valve 200 that requires precise opening / closing control of the intake port 43 based on the engine operating state as in this embodiment, it can be opened / closed with high operation responsiveness. . Therefore, more precise opening / closing control can be performed, and as a result, engine output can be improved and early stabilization at engine start can be achieved.

(7)また、駆動軸34はアッパコア50、ロアコア60及びシリンダヘッド42に支持されて往復動するため、その支持部分には摩耗や焼き付きが発生しやすいが、同駆動軸34をセラミックス材料によって形成するようにしているため金属系材料と比較して耐摩耗性及び耐焼付性を高めることができる。   (7) Since the drive shaft 34 is supported by the upper core 50, the lower core 60 and the cylinder head 42 and reciprocates, the support portion is likely to be worn or seized, but the drive shaft 34 is formed of a ceramic material. Therefore, the wear resistance and seizure resistance can be enhanced as compared with the metal-based material.

(第3の実施形態)
以下、ガソリンエンジンのインジェクタを駆動するための電磁アクチュエータに本発明を適用した第3の実施形態について図4を参照して説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment in which the present invention is applied to an electromagnetic actuator for driving an injector of a gasoline engine will be described with reference to FIG.

同図4に示されるように、このインジェクタ100のハウジング102の内部には、その基端側(図4の上側)から先端側(図4の下側)に延びる燃料通路104が形成されている。また、ハウジング102の先端側部分(同図の下側部分)には、ハウジング102の内部と外部とを連通する複数の噴孔103が形成されている。   As shown in FIG. 4, a fuel passage 104 extending from the base end side (upper side in FIG. 4) to the distal end side (lower side in FIG. 4) is formed inside the housing 102 of the injector 100. . In addition, a plurality of injection holes 103 that communicate the inside and the outside of the housing 102 are formed in the front end side portion (the lower portion in the figure) of the housing 102.

ハウジング102に内蔵される電磁弁110は、上記第1の実施形態と同様に、電磁石111と、同電磁石111の電磁力に基づいて変位する可動部112と、同可動部112とともに変位する駆動軸113とを備えている。これら可動部112と駆動軸113は、セラミックス粉末を焼結することにより一体成型される。なおこの場合、第1の実施形態と同様、焼結用の型において可動部112となる部分に磁性体粉末をより多く偏在させた状態で可動部112及び駆動軸113が一体成型される。可動部112には、燃料通路104において同可動部112よりも基端側に位置する部分と先端側に位置する部分とを連通するための連通孔119が複数形成されている。この可動部112の外周部分は、ハウジング102に形成された案内部116に当接されており、この案内部116によってその変位が案内される。また、駆動軸113には、噴孔103を開閉する弁部114が一体に形成されている。   As in the first embodiment, the electromagnetic valve 110 built in the housing 102 includes an electromagnet 111, a movable portion 112 that is displaced based on the electromagnetic force of the electromagnet 111, and a drive shaft that is displaced together with the movable portion 112. 113. The movable portion 112 and the drive shaft 113 are integrally formed by sintering ceramic powder. In this case, similarly to the first embodiment, the movable portion 112 and the drive shaft 113 are integrally molded in a state where a larger amount of magnetic powder is unevenly distributed in the portion that becomes the movable portion 112 in the sintering mold. The movable portion 112 is formed with a plurality of communication holes 119 for communicating a portion located on the proximal end side with respect to the movable portion 112 and a portion located on the distal end side in the fuel passage 104. An outer peripheral portion of the movable portion 112 is in contact with a guide portion 116 formed on the housing 102, and the displacement is guided by the guide portion 116. The drive shaft 113 is integrally formed with a valve portion 114 that opens and closes the nozzle hole 103.

駆動軸113の基端部とハウジング102の内部に固定された筒状部材107と間には、駆動軸113、すなわち弁部114を閉弁方向に付勢するスプリング115が設けられている。   Between the base end portion of the drive shaft 113 and the cylindrical member 107 fixed inside the housing 102, a spring 115 that urges the drive shaft 113, that is, the valve portion 114 in the valve closing direction, is provided.

インジェクタ100の燃料噴射制御は、エンジンの各種制御を総括して行う電子制御装置106によって実行される。この電子制御装置106は、同機関に設けられた各種センサの入力信号に基づき燃料噴射時期及び噴射態様を設定し、それらに基づいて電磁石111を通電制御することにより燃料噴射を実行する。   The fuel injection control of the injector 100 is executed by an electronic control unit 106 that performs overall control of the engine. The electronic control unit 106 sets the fuel injection timing and the injection mode based on the input signals of various sensors provided in the engine, and executes the fuel injection by controlling the energization of the electromagnet 111 based on them.

具体的には、電磁石111の電磁力により可動部112が吸引されると、可動部112とともに駆動軸113が電磁石111側に変位する。そして、この変位に伴って噴孔103が開放されることにより同噴孔103から燃料が噴射される。   Specifically, when the movable portion 112 is attracted by the electromagnetic force of the electromagnet 111, the drive shaft 113 is displaced to the electromagnet 111 side together with the movable portion 112. Then, the injection hole 103 is opened in accordance with this displacement, so that fuel is injected from the injection hole 103.

一方、電磁石111への通電が停止されると、スプリング115の付勢力によって駆動軸113が噴孔103を閉鎖する方向に移動し、同噴孔103が弁部114によって閉鎖されて燃料噴射が停止される。   On the other hand, when the energization of the electromagnet 111 is stopped, the drive shaft 113 is moved in the direction of closing the injection hole 103 by the urging force of the spring 115, and the injection hole 103 is closed by the valve portion 114 to stop the fuel injection. Is done.

以上説明した第3の実施形態によれば、上記(3)〜(5)に準ずる作用効果に加え、以下の(8)及び(9)に示す作用効果を奏することができる。
(8)可動部112及び駆動軸113をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部112及び駆動軸113の軽量化を図ることができ、電磁弁110においてその作動応答性を向上させることができるようになる。したがって、この電磁弁110を適用したインジェクタ100では、高い作動応答性をもって燃料噴射を実行することができる。
According to 3rd Embodiment described above, in addition to the effect similar to said (3)-(5), there can exist the effect shown to the following (8) and (9).
(8) Since both the movable portion 112 and the drive shaft 113 are made of a ceramic material, the movable portion 112 and the drive shaft 113 can be reduced in weight, and the operation responsiveness of the solenoid valve 110 is improved. To be able to. Therefore, in the injector 100 to which the electromagnetic valve 110 is applied, fuel injection can be executed with high operation responsiveness.

(9)また、可動部112はその外周部分が案内部116に支持されて往復動するため、同外周部分には摩耗や焼き付きが発生しやすいが、同可動部112をセラミックス材料によって形成するようにしているため、金属系材料のみからなる場合と比較して耐摩耗性及び耐焼付性を高めることができる。
(その他の実施形態)
なお、この発明は、上記各実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
(9) Further, since the outer peripheral portion of the movable portion 112 is supported by the guide portion 116 and reciprocates, wear and seizure are likely to occur in the outer peripheral portion, but the movable portion 112 is formed of a ceramic material. Therefore, the wear resistance and seizure resistance can be improved as compared with the case where the metal material alone is used.
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to the structure illustrated in each said embodiment, It can also implement as the following forms which changed the same embodiment suitably, for example.

・上記第2の実施形態では、電磁アクチュエータを吸気弁に適用する例を示したが、排気弁に適用してもよい。この場合であっても、高い作動応答性をもって排気弁の開閉駆動することができるようになる。   In the second embodiment, the electromagnetic actuator is applied to the intake valve. However, the electromagnetic actuator may be applied to the exhaust valve. Even in this case, the exhaust valve can be opened and closed with high operation responsiveness.

・上記第1の実施形態では、駆動軸13に別部材として形成した弁部14を取り付ける例を示したが、弁部を駆動軸と一体に形成する構成を採用することもできる。
・上記第1の実施形態では、可動部12の部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13を一体成型する例を示した。また、上記第2の実施形態では、可動部31及び駆動軸34を一体成型した後に可動部31において電磁石32,33と対向する面に磁性体層31a,31bをそれぞれ積層する例を示した。しかし、可動部及び駆動軸がセラミックス材料によって形成されるとともに可動部には磁化可能な磁性体が担持されているのであればこれらの例に限られない。例えば、上記第1の実施形態において、上記第2の実施形態に例示したように、可動部に磁性体層を積層して磁性体を担持させるようにしてもよい。この場合であっても、上記(1),(2),(5)に示す作用効果を奏することができる。また、上記第2の実施形態において、上記第1の実施形態に例示したように、可動部に磁性体粉末を混合することにより磁性体を担持させるようにしてもよい。この場合であっても、上記(3),(4),(6),(7)に準ずる作用効果を奏することができる。
-Although the example which attaches the valve part 14 formed as a separate member to the drive shaft 13 was shown in the said 1st Embodiment, the structure which forms a valve part integrally with a drive shaft is also employable.
In the first embodiment, the example in which the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally formed in a state where the magnetic powder is unevenly distributed in the portion of the movable portion 12 has been described. Moreover, in the said 2nd Embodiment, after integrally forming the movable part 31 and the drive shaft 34, the example which laminate | stacks the magnetic body layers 31a and 31b on the surface which opposes the electromagnets 32 and 33 in the movable part 31 was shown, respectively. However, the present invention is not limited to these examples as long as the movable portion and the drive shaft are formed of a ceramic material and a magnetizable magnetic material is supported on the movable portion. For example, in the first embodiment, as exemplified in the second embodiment, a magnetic material layer may be stacked on the movable portion to carry the magnetic material. Even in this case, the effects shown in the above (1), (2), and (5) can be achieved. Further, in the second embodiment, as exemplified in the first embodiment, the magnetic material may be carried by mixing the magnetic powder in the movable portion. Even in this case, it is possible to achieve the effects similar to the above (3), (4), (6), (7).

・上記第1の実施形態では、可動部12の部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13を一体成型する例を示したが、可動部12及び駆動軸13を各別の型によって成型し、両者を接合することによりそれらを一体化するようにしてもよい。具体的には、磁性体粉末を混合したセラミックス粉末によって中央部に孔が形成された円板状の可動部を成型する一方、セラミックス粉末によって駆動軸の部分を成型し、可動部の孔に駆動軸を挿入して両者を接合するようにすればよい。   In the first embodiment, the example in which the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally formed in a state where the magnetic powder is unevenly distributed in the portion of the movable portion 12 is shown. You may make it integrate them by shape | molding with another type | mold and joining both. Specifically, a disk-shaped movable part with a hole formed in the center is molded with ceramic powder mixed with magnetic powder, while the drive shaft part is molded with ceramic powder and driven into the hole in the movable part. What is necessary is just to join both by inserting a shaft.

・上記第1の実施形態では、可動部12の部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13を一体成型する例を示した。しかし、可動部及び駆動軸の全体に磁性体粉末を均一に分散させたセラミックス粉末を焼結用の型内に投入してこれら可動部及び駆動軸を一体成型するようにしてもよい。この場合には、可動部に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部及び駆動軸を一体成型する構成と比較し、電磁アクチュエータの生産効率について向上させることができる。なお、電磁アクチュエータの作動応答性の観点からは可動部及び駆動軸は軽いことが好ましいこと、磁性体粉末はセラミックス粉末よりも比重が大きいため磁性体粉末はできるだけ少ないことが好ましいこと、電磁石の電磁力によって吸引されるに足りる磁性が可動部には必要であること、等を考慮して混合する磁性体粉末の量を決定することが望ましい。   In the first embodiment, the example in which the movable portion 12 and the drive shaft 13 are integrally formed in a state where the magnetic powder is unevenly distributed in the portion of the movable portion 12 has been described. However, the movable part and the drive shaft may be integrally molded by putting ceramic powder in which the magnetic powder is uniformly dispersed in the entire movable part and the drive shaft into a sintering mold. In this case, it is possible to improve the production efficiency of the electromagnetic actuator as compared with a configuration in which the movable part and the drive shaft are integrally formed in a state where the magnetic powder is unevenly distributed in the movable part. From the viewpoint of the operation response of the electromagnetic actuator, it is preferable that the movable part and the drive shaft are light, and that the magnetic powder has a higher specific gravity than the ceramic powder, so that the magnetic powder is preferably as small as possible. It is desirable to determine the amount of magnetic powder to be mixed in consideration of the fact that the movable part needs to have enough magnetism to be attracted by force.

・上記各実施形態では、エンジンの各種弁に設けられる電磁アクチュエータとして本発明を具体化したが、本発明の適用対象はこれらに限られるものではない。要するに、電磁石の電磁力によって駆動される可動部及び駆動軸を備える電磁アクチュエータであればいずれのものに対しても本発明を適用することは可能であり、その場合においても、可動部及び駆動軸の作動応答性を向上させることができるようになる。   In each of the above embodiments, the present invention is embodied as an electromagnetic actuator provided in various valves of the engine, but the application target of the present invention is not limited thereto. In short, the present invention can be applied to any electromagnetic actuator provided with a movable portion and a drive shaft that are driven by the electromagnetic force of the electromagnet. In this case, the movable portion and the drive shaft are also applicable. It becomes possible to improve the operation responsiveness.

本発明の第1の実施形態にかかるコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタの縦断面図。1 is a longitudinal sectional view of an injector of a common rail diesel engine according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態にかかる電磁弁及びその周辺の断面構造について示す部分断面図。The fragmentary sectional view shown about the solenoid valve concerning the embodiment and sectional structure of the periphery. 第2の実施形態にかかる電磁アクチュエータを内蔵する吸気弁の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the intake valve which incorporates the electromagnetic actuator concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかる電磁アクチュエータを内蔵するインジェクタの縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the injector which incorporates the electromagnetic actuator concerning 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1,100…インジェクタ、2,102…ハウジング、2C…収容空間、3,103…噴孔、4…供給通路、5…リターン通路、6,40,106…電子制御装置、7…ストッパ、8…シリンダ、10,110…電磁弁、11,111…電磁石、12,31,112…可動部、13,34,113…駆動軸、14,24,114…弁部、15,25,115…スプリング、16…オリフィスプレート、17…オリフィス孔、18…軸受、18a…排出溝、19,119…連通孔、20…背圧制御室、21…ピストン、22…連結軸、23…ニードル弁、26…シート部、27…サック、28…フランジ、30…電磁アクチュエータ、31a,31b…磁性体層、32…閉弁用電磁石、33…開弁用電磁石、35…弁体、41…燃焼室、42…シリンダヘッド、43…吸気ポート、44…弁座、50…アッパコア、51…アッパコイル、52…アッパキャップ、53…アッパリテーナ、54…アッパスプリング、60…ロアコア、61…ロアコイル、63…ロアリテーナ、64…ロアスプリング、104…燃料通路、107…筒状部材、116…案内部、200…吸気弁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Injector, 2,102 ... Housing, 2C ... Accommodating space, 3,103 ... Injection hole, 4 ... Supply passage, 5 ... Return passage, 6, 40, 106 ... Electronic control unit, 7 ... Stopper, 8 ... Cylinder, 10, 110 ... Solenoid valve, 11, 111 ... Electromagnet, 12, 31, 112 ... Movable part, 13, 34, 113 ... Drive shaft, 14, 24, 114 ... Valve part, 15, 25, 115 ... Spring, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Orifice plate, 17 ... Orifice hole, 18 ... Bearing, 18a ... Discharge groove, 19,119 ... Communication hole, 20 ... Back pressure control chamber, 21 ... Piston, 22 ... Connecting shaft, 23 ... Needle valve, 26 ... Seat 27: Sack, 28 ... Flange, 30 ... Electromagnetic actuator, 31a, 31b ... Magnetic material layer, 32 ... Electromagnet for valve closing, 33 ... Electromagnet for valve opening, 35 ... Valve body, 41 ... Combustion chamber, 42 ... Linda head, 43 ... intake port, 44 ... valve seat, 50 ... upper core, 51 ... upper coil, 52 ... upper cap, 53 ... upper retainer, 54 ... upper spring, 60 ... lower core, 61 ... lower coil, 63 ... lower retainer, 64 ... Lower spring, 104 ... fuel passage, 107 ... cylindrical member, 116 ... guide part, 200 ... intake valve.

Claims (6)

電磁石の電磁力に基づいて変位する可動部と、前記可動部とともに変位する駆動軸とを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス材料によって形成されるとともに、前記可動部には磁化可能な磁性体が担持されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
In an electromagnetic actuator comprising a movable part that is displaced based on the electromagnetic force of an electromagnet, and a drive shaft that is displaced together with the movable part,
The movable part and the drive shaft are made of a ceramic material, and a magnetizable magnetic material is supported on the movable part.
請求項1に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記駆動軸及び可動部の少なくとも一方はその変位に際して案内部により案内されるものである
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
The electromagnetic actuator according to claim 1,
An electromagnetic actuator characterized in that at least one of the drive shaft and the movable portion is guided by a guide portion when displaced.
請求項1又は請求項2に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部は、セラミックス粉末に磁性体粉末が混合されこれらが焼結成形されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
The electromagnetic actuator according to claim 1 or 2,
The movable actuator is formed of ceramic powder mixed with magnetic powder and sintered and molded.
請求項1又は請求項2に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部は、前記電磁石と対向する面に磁性体からなる磁性体層が積層されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
The electromagnetic actuator according to claim 1 or 2,
An electromagnetic actuator, wherein the movable part is formed by laminating a magnetic material layer made of a magnetic material on a surface facing the electromagnet.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス粉末を焼結することにより一体成型されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
In the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 4,
The electromagnetic actuator, wherein the movable part and the drive shaft are integrally formed by sintering ceramic powder.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータを具備するコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタであって、
前記電磁アクチュエータを内蔵するとともに燃料通路が形成されたハウジングと、同ハウジングに往復動可能に支持されるとともに前記燃料通路の燃料圧に基づいて噴孔を開閉するニードル弁と、前記ハウジングに形成されて前記燃料通路から燃料を溢流させる溢流通路とを備え、
前記駆動軸には前記溢流通路を開閉する弁部が形成され、前記電磁石の通電制御を通じて前記駆動軸を駆動することにより、前記溢流通路を前記弁部にて閉鎖し前記燃料通路から前記溢流通路への燃料の溢流を停止して燃料噴射を停止する一方、前記溢流通路を開放し前記燃料通路から前記溢流通路に燃料を溢流させて燃料噴射を実行する
ことを特徴とするコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタ。
A common rail diesel engine injector comprising the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 5,
A housing that includes the electromagnetic actuator and has a fuel passage formed therein, a needle valve that is supported in the housing so as to be reciprocable and that opens and closes a nozzle hole based on the fuel pressure in the fuel passage, and is formed in the housing. An overflow passage for overflowing fuel from the fuel passage,
The drive shaft is formed with a valve portion that opens and closes the overflow passage. By driving the drive shaft through energization control of the electromagnet, the overflow passage is closed by the valve portion, and the fuel passage is disengaged from the fuel passage. The fuel injection to the overflow passage is stopped by stopping the fuel injection, while the overflow passage is opened and the fuel is overflowed from the fuel passage to the overflow passage to execute the fuel injection. Common rail type diesel engine injector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018502445A (en) * 2014-11-13 2018-01-25 哈爾浜工程大学 Composite magnetic circuit double permanent magnet electromagnet and composite magnetic circuit double permanent magnet high speed solenoid valve

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